面试题：深入理解Redis WATCH命令的机制与应用场景

Question

在一个高并发读写的Redis应用场景中，如何合理运用WATCH命令来确保数据的一致性？详细说明WATCH命令是如何与MULTI、EXEC命令协同工作的。假设存在多个客户端同时对监控的键进行操作，Redis如何保证事务的原子性和一致性？

Answer 1

1. WATCH命令在高并发读写Redis场景中确保数据一致性的原理

在高并发读写的Redis应用场景下，WATCH命令用于监控一个或多个键。当使用WATCH监控键后，直到执行EXEC命令之前，如果被监控的键被其他客户端修改，那么当前客户端的事务将被打断，EXEC命令执行失败，返回空回复，表示事务没有执行。这样可以避免在当前客户端执行事务过程中，其他客户端对关键数据的修改导致的数据不一致问题。

2. WATCH、MULTI、EXEC命令协同工作流程

1. WATCH阶段：客户端首先使用WATCH命令监控需要在事务中操作的键。例如：WATCH key1 key2。这一步是为了检测在事务执行前，被监控的键是否发生变化。
2. MULTI阶段：接着使用MULTI命令开启一个事务块。此时客户端可以向Redis发送多个命令，但这些命令不会立即执行，而是被放入到一个队列中。例如：

MULTI
SET key1 value1
GET key2

3. EXEC阶段：最后使用EXEC命令来执行事务队列中的所有命令。在执行EXEC时，Redis会检查被WATCH监控的键自WATCH之后是否被修改。如果没有被修改，则原子性地执行事务队列中的所有命令，并返回执行结果；如果有任何一个被监控的键被修改了，那么EXEC命令将不执行事务，返回空回复。

3. 多个客户端同时操作时，Redis保证事务原子性和一致性的方式

• 原子性：
  • 当一个事务通过MULTI开启后，所有入队的命令会被Redis顺序地放入一个队列中。
  • 当EXEC执行时，Redis会确保队列中的所有命令要么全部执行成功，要么一个都不执行。这是因为Redis是单线程模型，在执行事务时不会被其他客户端的命令打断，从而保证了事务的原子性。
• 一致性：
  • 利用WATCH命令，Redis可以检测到事务执行前被监控键的变化。如果有变化，事务不执行，避免了脏数据的产生。
  • 对于成功执行的事务，由于其原子性，所有操作要么全部完成，对数据状态的改变是完整且一致的，不会出现部分修改生效而部分不生效的情况，从而保证了数据的一致性。